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利用染色体片段替换系定位水稻重要农艺性状QTLs

作　者: 孙志忠
导　师: 刘巧泉
学　校: 扬州大学
专　业: 发育生物学
关键词: 水稻染色体片段替换系 QTL定位抽穗期株高产量
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 92次
引　用: 2次
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内容摘要

水稻(Oryza sativa L.)是最重要的粮食作物之一,要培育出理想的水稻品种,就必须寻找有利的基因。水稻很多性状如产量等都是受多基因控制的数量性状,利用传统的研究材料和方法很难对这些数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL)进行准确定位和克隆。由于受遗传背景影响较小,染色体片段替换系(Chromosome segment substitution lines,CSSLs)是用于对QTL进行定位的理想材料。利用已构建好的覆盖全基因组的CSSLs,不仅能定位水稻重要QTLs,为寻找籼粳亚种间优良基因提供方便,还能作为永久材料用于相关功能基因组学的研究。本研究利用已测序的两个籼粳代表水稻品种(9311和日本晴)为亲本,构建染色体片段替换系,并对控制水稻抽穗期、株高和产量等相关农艺性状的QTLs进行了初步的定位分析,研究获得的主要结果如下:1.以籼稻品种9311为供体亲本,粳稻品种日本晴为受体亲本构建了一套CSSLs。利用已测序的水稻基因组信息和网上资源,筛选了238个多态性标记,结合杂交、回交、自交和分子标记辅助选择(MAS),选育了57个替换系。其中32个替换系仅含一个来源于供体亲本的染色体片段,11个系含有两个导入片段,其余14个系含有三个或三个以上的导入片段。此套替换系材料中共包含104个导入片段,平均每个替换系中含有约1.8个导入片段;导入染色体片段大小从0.075Mb--24.07Mb不等,平均每个导入片段大小约为3.95Mb。剔除导入染色体片段间的重叠部分,导入供体染色体片段对全基因组的覆盖率约为76.5%,导入片段总大小约为供体9311基因组大小的1.2倍。2.利用这些构建的含纯合导入片段的CSSLs材料及其衍生出来的杂合替换系(CSSLs/NIP)群体,在不同年份和地点种植并对抽穗期、株高和产量等三个数量性状的相关农艺性状进行详细的调查分析。调查的农艺性状主要包括抽穗期、株高及其构成因素(株高、倒一节间长、主穗长)以及产量相关因素(千粒重、结实率、每穗总粒数、一次枝梗数和二次枝梗数)。根据染色体代换重叠作图原理和QTL定位原则,一共定位了12个控制抽穗期的QTLs,分布于除了第1至9等九条染色体上。对于株高及其构成因素,在所研究的替换系中总共定位了14个相关QTLs,分布于除了第4、5和12号染色体以外的其余9条染色体上。此外,还定位了32个控制产量相关构成因素的QTLs,分布于除了第9号染色体以外的其他11条染色体上。上述初步定位的58个控制三类数量性状的染色体位点分布于水稻所有12条染色体上,其中qHd-4、qPh-1、qLfi-2、qGw-4-2、qSs-3、qPbn-2-1和qSbn-10等是一批新的QTLs。这些定位结果为籼粳亚种间优良基因的精细定位和克隆提供了基础。3.在利用替换系定位QTLs过程中,发现部分替换系,例如CS-40、CS-41、CS-10和CS-14等,所含导入供体染色体片段同时含有控制多个性状的QTLs。推测这些QTLs具有一因多效,或者同一导入片段含有影响不同性状的多个QTLs。利用分子标记辅助选择技术可对这些QTLs进行聚合,从而可为水稻分子设计育种服务。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
符号说明  10-11
1. 文献综述  11-24
  1.1 作物性状概述  11-13
  1.2 QTL 分析研究  13-18
    1.2.1 分子标记的发展及遗传图谱的构建  14-16
    1.2.2 QTL 定位策略  16-18
  1.3 分子标记辅助选择(MAS)  18-21
    1.3.1 MAS 的原理  18-19
    1.3.2 MAS 的应用  19-21
  1.4 染色体片段替换系的构建及应用  21-23
  1.5 本研究的主要内容和目的  23-24
2. 材料和方法  24-30
  2.1 植物材料  24
  2.2 染色体片段替换系群体的创建  24-26
  2.3 田间试验  26
  2.4 DNA 的提取  26-27
  2.5 DNA 分子标记的获得  27
  2.6 PCR 扩增及基因型的鉴定  27-28
  2.7 染色体替换系中导入片段的估计  28
  2.8 农艺性状调查  28-29
  2.9 数据统计与QTL 检测  29
  2.10 导入片段及QTL 的遗传效应分析  29-30
3. 结果与分析  30-62
  3.1 染色体片段替换系群体的构建  30-34
  3.2 控制抽穗期QTL(qHd)的定位及效应分析  34-39
    3.2.1 CSSLs 的抽穗期表现  34-35
    3.2.2 CSSLs 中控制抽穗期QTLs（qHd）的分析  35-39
  3.3 控制株高QTL(qPh)的定位和分析  39-43
    3.3.1 CSSLs的株高表现  39-40
    3.3.2 控制株高QTL 的分析  40-43
  3.4 控制倒一节间长QTL(qLfi)的定位及效应分析  43-45
  3.5 控制主穗长QTL(qPl)的定位及效应分析  45-48
  3.6 控制产量相关因子QTL 的定位和分析  48-62
    3.6.1 控制千粒重QTL(qGw)的定位及效应分析  48-52
    3.6.2 控制结实率QTL(qSs)的定位及效应分析  52-54
    3.6.3 控制每穗粒数QTL(qGn)的定位及效应分析  54-56
    3.6.4 控制一次枝梗数QTL(qPbn)的定位及效应分析  56-58
    3.6.5 控制二次枝梗数QTL(qSbn)的定位及效应分析  58-62
4. 讨论  62-73
  4.1 水稻籼粳亚种间染色体片段替换系的构建  62-63
  4.2 籼粳亚种间相关农艺性状QTL 的定位及分析  63-71
    4.2.1 水稻中控制抽穗期的QTLs  65-66
    4.2.2 水稻株高及其构成因素综合分析  66-68
      4.2.2.1 株高及其构成因素的关联分析  66-67
      4.2.2.2 控制株高及其构成因素的QTLs  67-68
    4.2.3 水稻产量相关因子综合分析  68-71
      4.2.3.1 产量构成因子间关联分析  68-69
      4.2.3.2 控制产量构成因子的QTLs  69-71
  4.3 有利QTL 的聚合利用  71-73
参考文献  73-81
致谢  81

利用染色体片段替换系定位水稻重要农艺性状QTLs

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